地下室外墙无对拉螺栓超高模板体系设计与施工

郑杰

（上海城建市政工程（集团）有限公司，上海市 200065）

地下室外墙无对拉螺栓超高模板体系设计与施工

郑杰

（上海城建市政工程（集团）有限公司，上海市 200065）

地下室外墙质量的好坏主要取决于施工队伍的经验和素质。如何做到地下室外墙质量的稳定和可控，减少因施工队伍的不同而导致的质量变化，一直是一个有待探讨的课题。现以虹源盛世国际文化城项目地下室外墙为例，介绍其利用型钢与叠合双钢管作为模板的龙骨，很好地解决了地下室外墙无对拉螺栓超高模板单侧支模的难题，同时保证了地下室外墙的防水质量。采用该法施工的地下室外墙各项质量指标均达到设计要求，为类似地下室外墙施工开辟了新的思路。

地下室外墙；无对拉螺栓；超高模板体系；单侧支模；防水

0　引　言

建筑物地下室现浇混凝土外墙采用单侧支模时，混凝土成形质量很难控制。因此，在施工中尽量避免。但是，随着市场竞争的日益加剧，现在的业主对规划红线内场地的利用率要求越来越高，于是设计建筑物的外墙离红线的距离越来越近，尤其在城区繁华地段新建建筑物往往与已有建筑、道路、市政管线的间距非常小，因而在施工中采用垂直护壁和减少肥槽宽度的方法来满足地下施工的要求。由于狭窄的肥槽不能满足人员施工的空间要求，所以在地下室外墙施工时就不得不采用单侧支模，相应地，外墙防水也应采用外防内贴法施工。以下就虹源盛世国际文化城项目工程中处理上述问题的实际施工经验作一介绍。

1　工程概况

虹源盛世国际文化城项目位于虹桥枢纽商务区核心区一期，地上7～9层，地下3层，现浇框架剪力墙结构。分A、B两个施工区域，其中B区又分为B1、B2、B3三个基坑，B2、B3区北侧围护结构紧靠红线，红线外的电力管线紧贴红线，导致无法进行围护钻孔灌注桩的施工，具体见图1所示，致使围护桩内移500 mm，最终肥槽仅250 mm。

2　模板体系的选择

针对地下室外墙与围护桩间肥槽狭窄的特点，特制定了三个模板体系进行选择，具体见表1所列。由于该工程地下室外墙防水等级为一级，思路一、思路二无法满足一级防水的要求。为确保地下室外墙的防水质量，综合考虑采用思路三，即围护钻孔灌注桩间喷锚后进行防水施工，喷锚在基坑开挖过程中分段施工，地下室外墙混凝土浇筑采取单侧支模，长度约250 m。

图1　总平面图

表1　模板体系的选择表

3　模板体系的设计

3.1模板支撑设计

对于框架结构，由于内部没有可以作为水平支撑点的钢筋混凝土构件，因此一般支撑都采用斜撑方式，混凝土的侧压力完全由模板的斜撑来承受，具体见图2、图3所示，模板的支撑设计如下。

图2　模板体系平、剖面图

图3　单侧支模施工实景

地下三层层高由下至上3.85 m、4.40 m、6.25 m，最大浇筑高度6.05 m。墙厚：750 mm，局部墙厚1 050 mm，附墙柱厚1 500 mm；螺杆沿混凝土墙高度方向平均间距400 mm；现浇钢筋混凝土墙采用18 mm厚双层覆面胶合模板，并用φ48×3.0 mm扣件钢管加固；内龙骨采用40 mm×90 mm木方，竖向布置，间距150 mm；外楞采用16#槽钢，竖向布置，间距700 mm；斜撑采用16#槽钢双拼，间距700 mm；斜撑连接杆采用16#槽钢，间距700 mm。具体见表2、表3所列。

表2　支撑构造一览表

表3　主梁和斜撑构造一览表

3.2墙模板荷载标准值计算

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:

式中:γc为混凝土的重力密度，取24 kN/m3；to为新浇混凝土的初凝时间，为0时（表示无资料）取200/（T+15），取2.5 h；T为混凝土的入模温度，取20℃；V为混凝土的浇筑速度，取2.5 m/h；H为混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取6.26 m；β为混凝土坍落度影响修正系数，取1.0。

根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值：

F1=20.870 kN/m2

考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值:

F1=0.9×26.560=23.904（kN/m2）

考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值:

F2=0.9×6.000=5.400（kN/m2）

3.3墙模板面板的计算

面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的计算按照连续梁计算。面板的计算宽度取6.05 m。

荷载计算值q=1.2×23.904×6.05+1.4×5.4× 6.05=219.281（kN/m）

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=605×1.8×1.8/6=326.7（cm3）

I=605×1.8×1.8×1.8/12=294.03（cm4）

图4～图6为其计算简图及弯矩图、剪力图。

图4　计算简图

图5　弯矩图（单位：kN·m）

图6　剪力图（单位：kN）

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图、变形图（见图7、图8）与计算结果如下：

图7　变形计算受力图

图8　变形图（单位：mm）

经过计算得到从左到右各支座力分别为：

N1=17.542 kN；

N2=48.242 kN；

N3=48.242 kN；

N4=17.542 kN；

Mmax=0.877 kN·m；

Vmax=0.089 mm。

3.3.1抗弯强度计算

经计算得到面板抗弯强度计算值：

f=0.877×1000×1000/326700=2.684（N/mm2）

面板的抗弯强度设计值［f］，取15 N/mm2；

面板的抗弯强度验算f＜［f］。

3.3.2抗剪计算

截面抗剪强度计算值：

T=3×26313/（2×6050.001×18）=0.362（N/mm2）

截面抗剪强度设计值［T］=1.4 N/mm2；

面板抗剪强度验算T＜［T］。

3.3.3挠度计算

Vmax=0.089 mm＜200/250（mm）。

3.4墙模板内龙骨的计算

内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。

内龙骨强度计算均布荷载：

q=1.2×0.2×23.9+1.4×0.2×5.4=7.249（kN/m）

挠度计算荷载标准值q=0.2×23.9=4.781（kN/m）

内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算，见图9～图11所示。

图9　内龙骨计算简图

图10　内龙骨弯矩图（单位：kN·m）

图11　内龙骨剪力图（单位：kN）

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图、变形图（见图12、图13）与计算结果如下：

图12　内龙骨变形计算受力图

图13　内龙骨变形图（单位：mm）

Mmax=0.23 kN·m；

Fmax=4.482 kN；

Vmax=0.106 mm。

内龙骨的截面力学参数为截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=4×8.5×8.5/6=48.17（cm3）；

I=4×8.5×8.5×8.5/12=204.71（cm4）。

3.4.1内龙骨抗弯强度计算

抗弯计算强度：

f=0.23×106/48166.7=4.78（N/mm2）＜13N/mm2。

3.4.2内龙骨抗剪计算

截面抗剪强度计算值：

T=3Q/2bh=3×2279/（2×40×85）=1.005（N/mm）2；

截面抗剪强度设计值［T］=1.30（N/mm2）；

T＜［T］。

3.4.3内龙骨挠度计算

Vmax=0.106 mm＜600/250（mm）。

3.5墙模板外龙骨的计算

外龙骨承受内龙骨传递的荷载，按照集中荷载下连续梁计算。外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取横向支撑钢管传递力（见图14～图16）。

图14　支撑钢管计算简图

图15　支撑钢管弯矩图（单位：kN·m）

图16　支撑钢管剪力图（单位：kN）

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图、变形图（见图17、图18）与计算结果如下：

图17　支撑钢管变形计算受力图

图18　支撑钢管变形图（单位：mm）

经过连续梁的计算得到：

Mmax=0.717 kN·m；

Vmax=0.275 mm；

Qmax=14.641 kN。

抗弯计算强度：f=0.717×106/8982=79.83（N/mm2）；

支撑钢管的抗弯计算强度＜设计强度；

支撑钢管最大挠度＜600/150（mm）与10 mm。

3.6斜撑验算

根据支撑构造和主梁验算的支座反力予以计算，见表4所列。

表4　斜撑验算表

4　模板体系的施工

4.1喷锚施工

考虑到围护结构采用的是钻孔灌注桩与三轴搅拌桩结合的形式，钻孔灌注桩间凹凸不平，无法进行防水卷材的施工，具体见图19、图20所示。因此，采取在桩间喷锚的方式保证围护结构表面的平整度。

图19　围护钻孔灌注桩间喷锚关系图

图20　围护钻孔灌注桩间喷锚施工实景

首先，在围护灌注桩上用φ12的螺纹钢植筋，间距1 000 mm，然后挂钢丝网片并固定，最后采用C20早强混凝土喷锚，厚度50 mm，混凝土喷锚在基坑开挖过程中分段施工。

4.2预埋件

（1）地脚螺栓采用φ20的螺纹钢，长700 mm，间距700 mm，离地下室外墙275 mm，高出地面130 mm；地脚螺栓在预埋前应对螺纹采取保护措施，以免施打时混凝土粘附在螺纹上，影响安装连接螺母。

（2）预埋件采用500 mm×200 mm×20 mm的钢板，间距700 mm，并用4φ25的螺纹钢作为锚固，长200 mm，施工时与板同步进行。预埋件的轴线与地面成45°，预埋时要求拉通线，保证预埋件在同一条直线上。

（3）因地脚螺栓不能直接与结构主筋点焊时，为保证混凝土浇筑时预埋件不跑位或偏移，要求在相应部位增加附加钢筋，地脚螺栓点焊在附加钢筋上。点焊时，注意不要损坏预埋件的有效直径。

4.3安、拆模板体系

（1）安装流程：钢筋绑扎并验收合格后→弹外墙边线→合外墙模板→安装上方操作平台→安装内龙骨→安装水平外楞→安装竖向外楞→焊接固定斜撑→焊接斜撑连接杆→用钢筋将斜撑连成整体共同受力→验收合格后浇筑混凝土。

（2）合外墙模板时，模板下口与预先弹好的墙边线对齐后，临时用钢管将墙体模板撑住。

（3）安装内龙骨，然后安装水平外楞（叠合双钢管），按螺栓间距水平布置，钢管外侧用山形卡固定件或成品铁板垫块加双螺帽拧紧固定，全面检查，不得漏拧。用线锤吊垂直拉通长线每轴进行校正，与承重架和支撑系统固定牢固。

（4）水平外楞固定好以后，再固定竖向外楞，底部与地脚螺栓焊接牢固。

（5）竖向外楞固定好以后，焊接斜撑，两头焊接在预埋钢板和竖向外楞上。由于斜撑较长，为了增加其刚度，在斜撑上增加斜撑连接杆。另外，为了保证斜撑共同受力，用钢筋将其连接成整体；

（6）最后检查一次斜撑的受力情况，确保浇筑混凝土时模板不会漏浆。

（7）拆除流程：先拆除斜撑或拉杆（或钢拉条）→自上而下拆除柱箍或横楞→拆除竖楞并由上向下拆除模板连接件、模板面。

4.4混凝土浇筑

混凝土墙体较厚，为确保模板支架施工过程中均衡受载，采用由中部向两边扩展的浇筑方式。每层内墙板分2～3次浇筑，根据气温到底控制好浇筑间隔时间。在浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。

5　结语

按该模板体系组织施工的虹源盛世国际文化城地下室外墙已施工完毕。通过制定合理周密的施工工艺，并在实际操作过程中精心组织、全过程控制、严格按规范验收，该工程采用该模板体系的地下室外墙浇注的混凝土外形平整密实，未出现胀模、蜂窝麻面等缺陷。根据现场实测，其各项质量指标均达到设计要求。实践证明:利用型钢为主龙骨、叠合双钢管为次龙骨，可以很好地解决地下室外墙无对拉螺栓超高模板单侧支模的难题，同时保证了地下室外墙的防水质量，取得良好的经济效益和社会效益。现阶段采用双侧支模的地下室外墙较多，对于单侧支模的，其模板支设相当困难，该模板体系设计为类似的挡墙施工开辟了新的思路。

TU94

B

1009-7716（2016）06-0311-05

2016-02-23

郑杰（1987-），男，上海人，工程师，从事市政建筑工程技术工作。